JPH04310464A - 鉄道車両用スリップ防止材噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両の車輪とレー
ル間の摩擦係数を増大させるためのスリップ防止材を車
両とレールの接触部分に確実に供給するための鉄道車両
用スリップ防止材噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄道車両において車輪とレールの
間の滑り（スリップ）を防止するために、砂まき装置と
呼ばれる装置が車両の台車の部分に取りつけられていた
。この砂まき装置は図４に示すように、車輪４１とレー
ル４２が接触する部分に平均粒径２〜５ｍｍ程度の粗い
砂（スリップ防止材として）を砂箱と称するタンク４３
内に充填して、上記タンク４３の下部に、内部に空気ノ
ズル４５を設けた配管４４を接続し、タンク４３内の砂
を空気ノズル４５から空気を吹き込むことにより砂４６
を移動させ管内を通して配管４４の先端４７へ移動させ
て、レール４２と車輪４１の間に砂が落下するように形
成したものであった。そして上記の砂まき装置４０は主
に機関車に取りつけられ、通常、最も大きな駆動力を必
要とする発進時に運転者の判断で用いられ、砂タンク４
３の容量が３０リッター程度で、砂の散布量が毎分０．
７リッター程度に調節されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の砂まき装置を車両走行中に用いた場合、スリップ防
止材である砂が自然落下に近い状態でレール上へ供給さ
れるため、車両の走行による風圧で砂がレールに到達す
る前に飛散したり、レール表面に落下しても跳ねてしま
ったりして、砂がレールと車輪の間に留まる率が低く、
車輪とレールの間で十分な摩擦力を得るためには多量の
砂を散布する必要があった。又、定常的に砂を散布する
区間では、軌道内に砂が堆積し道床の目詰まり等の弊害
を引き起こす問題があった。

【０００４】近年、新幹線等の鉄道車両の高速走行化が
進み、より高いスピードとブレーキ性能を得るために、
加速時と減速時にレールと車輪の摩擦係数を上げて、発
進時のみならず高速走行中のスリップを防止することが
要求されている。このような要求に対して、従来の砂ま
き装置は、高速走行中では砂の散布量を増やしても殆ど
の砂がレール上に残らずスリップ防止効果がほとんどな
く、高速走行車両のスリップ防止の用途には従来の砂ま
き装置を利用できないという問題があった。

【０００５】本発明は上記従来技術の欠点を解決するた
めになされたもので、砂等のスリップ防止材を車両の高
速走行時の加減速時であってもレールと車輪の間に必要
最小限の量だけ確実に供給して車輪とレールの間の摩擦
係数を向上させ、更にそのスリップ防止材の供給を速や
かに行うことが可能な鉄道車両用スリップ防止材噴射装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明鉄道車両用スリッ
プ防止材噴射装置は、鉄道車両の車輪とレール間の摩擦
係数を増大させる作用を有する粒子状又は粉末状のスリ
ップ防止材を車輪とレールの接触部に高速で噴射する噴
射装置を備えているものである。そして、上記の装置に
おいて噴射装置を少なくともスリップ防止材を収納する
ためのタンクと該タンクに配管によって接続したスリッ
プ防止材を噴射するための噴射ノズルとを有し、且つ鉄
道車両ブレーキ用圧縮空気を上記タンクに配管接続して
、該圧縮空気を用いてスリップ防止材を高速で噴射する
ように構成することが好ましい。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明鉄道車両用スリップ防止材噴射
装置の１例を示し、加圧式噴射装置を用いた場合の本発
明装置の説明略図である。図中１は圧縮空気を供給する
ための制御空気タンク、２はその制御空気を導く制御空
気配管、３は噴射装置元締切コック、４は逆止弁、５、
１５は噴射締切コック、６は制御空気を適当な圧力に減
圧するための噴射減圧弁、７は電磁弁、８、８Ａは噴射
逆止弁、９はスリップ防止材を充填して加圧するための
スリップ防止材圧力タンク、１０、１０Ａは噴射するス
リップ防止材の流量を制御するためのスリップ防止材流
量規制装置、１１、１１Ａはスリップ防止材と制御空気
を混合するためのスリップ防止材混合装置、１２、１２
Ａは噴射と噴射量を調節するための噴射規制ピンチ弁、
１８はスリップ防止材をノズルへと送り出す送出管、１
３、１３Ａは車輪２１とレール２２の接触部にスリップ
防止材を噴射するための噴射ノズルである。

【０００８】本発明装置は、圧縮空気源として、予め車
両に備えつけられているブレーキ等に使用する制御空気
タンク１、制御空気配管２を利用する。圧縮空気配管は
制御空気タンク１から制御空気配管２を通り、噴射装置
元締切コック３及び逆止弁４を経て圧縮空気を噴射装置
に導入するように設けられている。逆止弁４の出口から
圧縮空気を２系列に切り換えるために２つに分岐して、
一方には噴射締切コック５、噴射減圧弁６、噴射電磁弁
７と配管して接続される。噴射電磁弁７から更に噴射逆
止弁８と８Ａへと２つに分岐し、噴射逆止弁８へ接続さ
れた配管は、スリップ防止材混合装置１１、噴射規制ピ
ンチ弁１２、送出管１８を通り、先端にスリップ防止材
を噴射するための噴射ノズル１３を接続する。噴射電磁
弁７から噴射逆止弁８Ａへと分岐した他の一方も上記と
同様に噴射逆止弁８からスリップ防止材混合装置１１Ａ
、噴射規制ピンチ弁１２Ａを通り噴射ノズル１３Ａまで
上記と同様に別途１系列配管接続する。

【０００９】電磁弁７から２つに分岐して噴射逆止弁８
Ａに接続された制御空気配管は、スリップ防止材を貯留
し加圧するためのスリップ防止材圧力タンク９に接続さ
れる。圧力タンク９の下方にはスリップ材の噴射量を調
節するためのスリップ材流量規制装置１０を経てスリッ
プ材と圧縮空気を混合するためのスリップ材混合装置１
１に接続する。尚該圧力タンク９にはタンクの内圧を抜
くための内圧抜きコック１４が設けられている。スリッ
プ材圧力タンク９の下方にはスリップ材流量規制装置１
０、１０Ａが設けられ、さらに圧縮空気配管が接続され
たスリップ材混合装置１１、１１Ａに接続される。逆止
弁４から分岐して噴射締切コック１５に接続された方の
配管は、制御減圧弁１６に接続して出口側を２つに分岐
して、ピンチ弁１２、１２Ａに配管された切替弁１７、
１７Ａに配管される。

【００１０】噴射方向電磁切替弁１７、１７Ａは車両の
進行方向が替わった時に発生する信号（エンド交換信号
）により作動するように形成されている。また車輪の滑
走及び空転を感知した信号等のスリップ防止材噴射指令
によっても噴射方向電磁切替弁１７、１７Ａが作動する
ように形成されている。

【００１１】本発明で用いるスリップ防止材は、レール
と車輪の間に入り摩擦係数を増大するものであればよく
、このような材質としては天然砂、珪砂、アルミ、ムラ
イト等のセラミック粒子あるいは各種金属粒子等が用い
られ、その粒径は１０〜５００μｍ程度のものを使用す
る。また上記のスリップ防止材を充填するタンク９は１
０ｋｇｆ／ｃｍ２　の圧力まで耐えられるものであれば
よい。噴射ノズル１３、１３Ａはエアーブラスト等に用
いるノズルを使用することができ、ノズル噴射口（先端
部）の形状はその断面形状をレール幅に合わせた幅広の
矩形状又は通常の円形方形、楕円等任意に形成すること
ができる。そしてノズル噴射口の寸法は、例えば形状が
円形の場合で直径φ３〜１２ｍｍ程度に形成することが
好ましい。制御空気（圧縮空気）は通常１〜５ｋｇ／ｃ
ｍ２　程度の圧力であれば良く、車両に予め設けられて
いるブレーキ用のものに限定されず、コンプレッサー等
の圧縮空気発生装置と制御空気タンクを別に設け、その
制御空気を使用するように構成してもよい。

【００１２】各部の取付位置は、ノズルを除く各部材（
図１において２点鎖線の枠で囲った部分）を車両の床下
又は台車に接地する。噴射ノズル１３及び１３Ａの取付
けは、ノズル先端が車輪２１とレール２２の接触部に向
くように、台車枠又は軸箱に接続する。尚、この位置は
車両の走行に支障のない位置であればよい。噴射ノズル
１３、１３Ａの取付は、ノズルをレールと車輪の接触部
により近い位置に設けることが、スリップ防止材の供給
を確実にして車両の走行による風圧の影響を受けにくく
なりスリップ防止材によるレールと車輪の間の摩擦係数
を更に増大させることができるために好ましい。

【００１３】図２は本発明鉄道車両スリップ防止材噴射
装置の他の例を示し、サクション式噴射装置を用いた場
合の説明略図である。本発明装置は、上記図１に示した
加圧式の噴射装置以外の噴射装置を用いて構成する以外
にも、図２に示したようにサクション式噴射装置を用い
て構成することができる。サクション式噴射装置を用い
た本発明の装置は、１図に示した加圧式の噴射装置を用
いた場合と同様に車両に予め備えつけてある制御空気タ
ンク１と制御空気配管２を使用し、元締切コック３、逆
止弁４、噴射減圧弁６、噴射電磁弁７、噴射方向電磁弁
１７を接続し、該噴射方向電磁弁１７から２つに分岐し
て先端に噴射ノズル２５を接続し、噴射ノズル２５にス
リップ防止材タンク２６の下部に分岐して設けた送出管
１８を接続して構成する。図２（Ｂ）　に示すように、
噴射ノズル２５は、誘導室２１を有し圧縮空気を高速で
噴出して該誘導室２１の内部を負圧にするための空気導
入管２２と、スリップ材を供給するためのタンク２６に
接続された送出管１８に接続される供給口２３とノズル
噴射口２４とから構成される。

【００１４】また本発明は制御空気として圧縮空気を使
用しないで構成することもできる。図３は本発明鉄道車
両スリップ防止材噴射装置の他の例を示し、ブロアー式
噴射装置を用いた場合の説明略図である。図３に示した
ようにブロアー式噴射装置を使用した装置は、圧縮空気
タンク１の代わりに高圧ブロアー３１を用い、ブロアー
の吐出口には配管の管内の空気圧が設定値をこえると空
気を外部に放出するように形成した安全弁３２、３方向
切替弁３３、噴射方向切替弁３４へと接続配管する。 尚、噴射方向切替弁以降のタンク３５及びノズル３６は
図２に示すサクション式の場合と同様に構成することが
できる。又、高圧ブロアー３１はモーター等の駆動装置
により駆動され、０．２　〜　０．５ｋｇ／ｃｍ２　の
空気流を発生するものを使用することができる。そして
高圧ブロアー以外の部分は図２に示すサクション式の装
置と同様のものが使用される。

【００１５】次に本発明装置の作用について説明する。 図１に示す加圧式の装置の場合、噴射装置元締切コック
３を開くと、圧縮空気が制御空気タンク１から制御空気
配管２を通り２２に分岐して噴射締切コック５、１５へ
送られる。一方の噴射締切コック５を解放すると噴射減
圧弁６により圧縮空気は圧力が適宜に調節され２つに分
岐して噴射逆止弁８Ａを通りスリップ防止材圧力タンク
９に入りタンクを加圧する。他方、噴射逆止弁８に送ら
れた圧縮空気はスリップ防止材混合装置１１、１１Ａに
送られる。スリップ防止材圧力タンク９内に充填されて
いるスリップ防止材粒子（又は粉体）は、タンク９内に
送られた空気によりスリップ防止材流量規制装置１０又
は１０Ａに押し出され、粒子の噴射量が制御されてスリ
ップ防止材混合装置１１、１１Ａ内に入り、スリップ防
止材と逆止弁８から送られた圧縮空気が混合される。逆
止弁４から分岐して噴射締切コック１５に送られた圧縮
空気は、制御減圧弁１６により圧力が適宜に調節され、
２つに分岐して噴射方向電磁切替弁１７、１７Ａに入り
、噴射方向を決定する信号によって噴射方向電磁切替弁
１７又は１７Ａのどちらか一方が解放され噴射規制ピン
チ弁１２又は１２Ａへと送られる。圧縮空気と混合され
たスリップ防止材は混合装置１１から噴射規制ピンチ弁
１２、１２Ａにより噴射量が調節され、ノズル部で加速
して車輪２１とレール２２との接触部に高速で噴射され
、車輪２１とレール２２の間に入り、両者の摩擦係数を
確実に増大させることができる。

【００１６】この加圧式噴射装置を用いた場合のスリッ
プ防止材の噴射速度は、８０〜９０ｍ／ｓｅｃ　となる
。又、混合装置１、１１Ａと圧力タンク９に加わる圧力
は同じになる。尚、本装置はエンド信号により噴射方向
電磁切替弁１７、１７Ａとピンチ弁１２、１２Ａが作動
して常に車両の進行方向の噴射ノズルからスリップ防止
材が噴射される。更に、運転室からの噴射指令や車輪の
空転やスリップを感知した際に出される信号によりピン
チ弁１２、１２Ａが作動して噴射量がコントロールされ
る。

【００１７】図２（Ａ）　に示すサクション式の噴射方
式を用いた装置の場合、圧縮空気が噴射方向電磁切替弁
１７により噴射ノズル１３又は１３Ａのどちらか一方の
ノズルへ送られる。噴射ノズル１３、１３Ａに送られた
空気は空気導入管２２から圧縮空気を高速で噴出して、
誘導室２１内に負圧が生じる。一方スリップ防止材タン
ク２６に接続された供給口２３からは重力と誘導室２１
内部に生じた負圧によりスリップ防止材が吸引されノズ
ル内部に入り加速されてノズル噴射口２４から外部に噴
射される。この場合の圧縮空気の圧力は約１．５〜５ｋ
ｇ／ｃｍ３　であり、噴射速度は約４０〜５０ｍ／ｓｅ
ｃ　になる。サクション式の噴射装置を用いた場合は加
圧式の装置に比べて噴射速度は比較的低いが、タンクに
加圧容器を必要とせず、また加圧式の装置に比較して簡
単な装置の構成とすることができる利点がある。

【００１８】図３に示すブロアー式の場合は、高圧ブロ
アー３１で発生した空気流は安全弁３２から３方向切替
弁３３をへて噴射方向電磁切替弁３４によりどちらか一
方のノズル３６に送られる。他方、スリップ防止材はノ
ズル３６に送られた高速の空気を噴出して生じたノズル
内の負圧と重力によりスリップ防止材タンク３５から送
出管１８を通りノズル３６へ入り先端から高速で噴射さ
れる。このブロアー式の噴射装置を使用した場合、スリ
ップ防止材の噴射スピードは４０〜６０ｍ／ｓｅｃ　程
度であり、加圧式やサクション式等の噴射装置を使用し
たスリップ防止材噴射装置と比較して低い噴射速度であ
るが、制御空気タンクからの空気を必要とせず、またそ
の装置の構成も簡単なものとすることができる。

【発明の効果】本発明は鉄道車両の車輪とレール間の摩
擦係数を増大させる作用を有する粒子状又は粉末状のス
リップ防止材を車輪とレールの接触部に高速で噴射する
噴射装置を備えているために、従来の砂を自然落下によ
り散布するだけの砂まき装置と比較して、スリップ防止
材をレールと車輪の間に確実に供給することができる。 従って、車両走行時時でも車輪とレールの間の摩擦係数
を向上させて、良好なスリップ防止効果が得られ、車輪
の空転や滑りを防止でき、車両の加減速時のブレーキ性
能及び加速性能の向上に寄与することができる。更にス
リップ防止材を必要最小限の量だけ供給することができ
るため、スリップ防止材の使用量が少量でよく経済的で
あり且つ軌道内にスリップ防止材が堆積して道床の目詰
まり等の弊害を引き起こす虞れが少ない。また、本発明
装置はスリップ防止材を高速で噴射するために走行時の
風圧の影響を受け難く、高速走行を行う車両の場合にも
スリップ防止材の供給を確実に行なうことができる。更
にスイッチを入れてから装置が働いて車輪とレールの間
にスリップ防止材が供給されるまでの時間を短くするこ
とが可能である。そこで走行する列車の車輪の空転した
場合にこれを検知して直ちにスリップ防止材を供給して
車輪を確実にレールに接地させて駆動効率を上げるシス
テムや、車輪が滑走した場合にこれを検知して直ちにス
リップ防止材を供給して車輪を確実に駆動させるブレー
キシステムを容易に構成することができ、例えば新幹線
等のような高速で運転される車両にスリップ防止装置と
して最適に適用可能であり、車両の高速化や安全性の向
上に多大に寄与するものである。本発明は上記の装置に
おいて噴射装置にスリップ防止材を収納するためのタン
クと該タンクに配管によって接続したスリップ防止材を
噴射するための噴射ノズルを有し、車両ブレーキ用圧縮
空気を用いてスリップ材を高速で噴射するように構成し
た場合、特別な噴射のための駆動装置を必要とせずに簡
便な装置を構成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鉄道車両用スリップ防止材噴射装置の
１例を示した説明略図である。

【図２】（Ａ）は、噴射装置にサクション式を用いた本
発明鉄道車両用スリップ防止材噴射装置の他の態様を示
した説明略図、（Ｂ）はノズルの断面図である。

【図３】噴射装置にブロアー式を用いた本発明鉄道車両
用スリップ防止材噴射装置の他の態様を示した説明略図
である。

【図４】従来の砂まき装置の説明図である。

【符号の説明】

１　　　　制御空気タンク ２　　　　制御空気配管 ９　　　　スリップ防止材圧力タンク １３　　　　噴射ノズル １３Ａ　　噴射ノズル １９　　　　車輪 ２０　　　　レール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鉄道車両の車輪とレール間の摩擦係数
   を増大させる作用を有する粒子状又は粉末状のスリップ
   防止材を車輪とレールの接触部に高速で噴射する噴射装
   置を備えていることを特徴とする鉄道車両用スリップ防
   止材噴射装置。
2. 【請求項２】　　噴射装置が少なくともスリップ防止材
   を収納するためのタンクと該タンクに配管によって接続
   したスリップ防止材を噴射するための噴射ノズルとを有
   し、且つ鉄道車両ブレーキ用圧縮空気を上記タンクに配
   管接続して、該圧縮空気を用いてスリップ防止材を高速
   で噴射するように構成した請求項１記載の鉄道車両用ス
   リップ防止材噴射装置。